Feuerfest-Siliciumcarbid

ISBN-13: 9783709170694 / Niemiecki / Miękka / 2012 / 276 str.

Ernst H. P. Wecht

Spis treści

1. Einleitung.- 1.1. Geschichtlicher Überblick.- 1.2. Statistische Zahlen.- 2. Das Mineral Siliciumcarbid.- 2.1. Natürliche Vorkommen.- 2.2. Technisches Siliciumcarbid, Eigenschaften.- 2.2.1. Farbe.- 2.2.2. Chemismus und chemisches Verhalten.- 2.2.3. Härte.- 2.2.4. Spaltbarkeit.- 2.2.5. Wärmeleitfähigkeit.- 2.2.6. Reindichte.- 2.2.6.1. Natürliches Siliciumcarbid.- 2.2.6.2. Technisches Siliciumcarbid.- 2.2.7. „Schmelzpunkt“.- 2.2.8. Weitere physikalische Daten.- 2.3. Struktur.- 2.4. Modifikationen.- 2.5. Zustandsdiagramme.- 3. Die Herstellung von Siliciumcarbid.- 3.1. Die Rohstoffe.- 3.1.1. Sand.- 3.1.2. Kohlenstoff.- 3.1.3. Rücklaufmaterial.- 3.1.4. Sägespäne.- 3.1.5. Kochsalz.- 3.1.6. Zusätze zur Stabilitätsverbesserung.- 3.2. Zusammensetzung der Ofencharge.- 3.3. Die Ofenanlagen.- 3.3.1. Betriebsdaten der Öfen.- 3.3.2. Beschickung und Entleerung der Öfen.- 3.4. Die Bildung von Siliciumcarbid.- 3.5. Zusammensetzung von Siliciumcarbid in Abhängigkeit vom Entstehungsort im Ofen.- 3.6. Neue Entwicklungen in der Technologie der SiC-Erzeugung.- 3.7. Pyrolytisches Siliciumcarbid.- 3.8. Siliciumcarbid aus Reisschalen.- 3.9. Zufällige Bildung von Siliciumcarbid.- 3.9.1. SiC-Bildung bei der Herstellung von „FeSi“.- 3.9.2. SiC-Bildung an Graphitheizstäben.- 3.9.3. SiC-Bildung bei der Reduzierung von SiO2 in Anwesenheit von Kohlenstoff.- 3.10. Herstellung von Einkristallen.- 3.11. Herstellung von SiC-Fasern und Whiskern.- 4. Technisches Siliciumcarbid als Rohstoff für die Feuerfest-Industrie.- 4.1. DIN-Normen des Deutschen Normenausschusses (DNA) für Siliciumcarbid-Bestimmung.- 4.2. Prüfung der Verwendbarkeit von Siliciumcarbid für feuerfeste Erzeugnisse.- 4.2.1. Körnungen.- 4.2.2. Homogenität und Form der Körner, Kornrohdichte.- 4.2.3. Korngrößenverteilung.- 4.2.4. Packungsdichte.- 4.2.5. Chemische Analyse.- 4.2.5.1. Chemische Charakterisierung des technischen Siliciumcarbids.- 4.2.5.2. Chemische Bestimmungsmethoden.- 4.2.6. Optische Charakterisierung des technischen Siliciumcarbids.- 4.2.6.1. Binokularuntersuchung.- 4.2.6.2. Mikroskopische Untersuchung an technischem Siliciumcarbid.- 4.2.6.2.1. Keramikmikroskopie.- 4.2.6.2.2. Herstellung von Anschliffen.- 4.2.6.2.3. Charakterisierung der Bestandteile des technischen Siliciumcarbids unter dem Mikroskop.- 4.2.6.2.4. Quantitative mikroskopische Untersuchungen.- 4.2.7. Röntgenographische Untersuchung des Siliciumcarbids.- 5. Verarbeitung von technischem Siliciumcarbid zu feuerfesten Produkten.- 5.1. Verschiedene Bindungen.- 5.1.1. Silikatische Bindung.- 5.1.1.1. Reine Tonbindung.- 5.1.1.1.1. SiC-Gehalte über 90%.- 5.1.1.1.2. SiC-Gehalte 90% und weniger.- 5.1.1.2. Schamotte-Bindung.- 5.1.1.3. Mullitische Bindung.- 5.1.1.4. Hochtonerdehaltige Bindung.- 5.1.2. Sonderbindungen.- 5.1.2.1. Reaktionsgebundenes Siliciumcarbid.- 5.1.2.2. Heißgepreßtes Siliciumcarbid.- 5.1.2.3. Nitridgebundenes Siliciumcarbid.- 5.1.2.4. Oxinitridgebundenes Siliciumcarbid.- 5.2. Rohstoffe zur SiC-Stein-Herstellung (außer Siliciumcarbid).- 5.2.1. Ton / Kaolin.- 5.2.2. Bentonite.- 5.2.3. „Sillimanit“.- 5.2.3.1. Andalusit.- 5.2.3.2. Cyanit.- 5.2.3.3. Sillimanit (Korund-Sillimanit).- 5.2.3.4. Stabilität von Andalusit, Cyanit, Sillimanit in feuerfesten Steinen.- 5.2.3.5. Weitere, gelegentlich verwendete Mineralien auf Basis SiO2-Al2O3.- 5.2.4. Mullit.- 5.2.5. Korund (?-Korund).- 5.2.5.1. Synthetischer Korund.- 5.2.5.1.1. Tonerde.- 5.2.5.1.2. Aluminiumhydrat.- 5.2.5.1.3. Hochcalcinierte Tonerde.- 5.2.5.1.4. Schmelzkorund.- 5.2.6. Sonstige Roh- bzw. Hilfsstoffe.- 5.2.6.1. Elementares Silicium, Ferrosilicium.- 5.2.6.2. Zirkonsilikat.- 5.3. Die Aufbereitung von SiC-Mischungen.- 5.3.1. Verunreinigungen der Massen durch die Aufbereitung.- 5.4. Die Verformung.- 5.4.1. Allgemeines.- 5.4.2. Massen, die nicht verformt werden („Ungeformte Erzeugnisse“).- 5.4.3. Pressen (maschinelles Verformen, diskontinuierlich).- 5.4.3.1. Rüttelpressen.- 5.4.4. Strangpressen (maschinelles Verformen, kontinuierlich).- 5.4.5. Stampfen (Verformung von Hand).- 5.4.6. Gießen.- 5.5. Trocknung.- 5.6. Brand.- 5.6.1. Brennatmosphäre.- 5.6.2. Der „schwarze Kern“.- 5.7. Engobieren.- 5.8. Nachbearbeitung.- 6. Untersuchungen und Prüfungen an feuerfesten SiC-Produkten sowie deren Aufbau und Eigenschaften.- 6.1. Untersuchungen bzw. Prüfungen an geformten Erzeugnissen.- 6.1.1. Physikalische Untersuchungen.- 6.1.2. Chemische Untersuchungen.- 6.1.2.1. SiC-Gehalt.- 6.1.3. Mineralogische Untersuchung.- 6.1.3.1. Röntgenbeugung.- 6.1.3.2. Mikroskopie.- 6.2. Untersuchung bzw. Prüfung ungeformter Erzeugnisse.- 6.3. Aufbau feuerfester SiC-Produkte.- 6.3.1. Mineralbestand.- 6.3.2. Mineralverteilung.- 6.3.3. Mineralausbildung.- 6.3.4. Poren.- 6.4. Allgemeine Eigenschaften von feuerfesten SiC-Produkten.- 6.4.1. SiC-Steindaten.- 6.4.2. Reindichte.- 6.4.3. Rohdichte.- 6.4.4. Kaltdruckfestigkeit.- 6.4.5. Kalt- und Heißbiegefestigkeit.- 6.4.6. Temperaturwechselbeständigkeit.- 6.4.7. Lineare Wärmedehnung.- 6.4.8. Druckfeuerbeständigkeit.- 6.4.9. Wärmeleitfähigkeit.- 6.4.10. Mittlere spezifische Wärme zwischen 20° und t° C.- 6.4.11. Spezifischer elektrischer Widerstand.- 6.4.12. Anwendungsgrenze.- 6.5. Statistische Qualitätskontrolle.- 7. Verwendung von silikatisch gebundenen feuerfesten Siliciumcarbid-Produkten.- 7.1. Feuerfeste Werkstoffe.- 7.1.1. Generelle Bemerkungen zu den Auswahlkriterien feuerfester Materialien.- 7.1.2. Richtlinien für das Aufheizen von Ofenaggregaten.- 7.1.3. Generelle Bemerkungen zu der Verwendung feuerfester SiC-Erzeugnisse.- 7.1.4. Die besonderen Eigenschaften von feuerfesten SiC-Er- zeugnissen.- 7.2. Beispiele für die technische Verwendung silikatisch gebundener feuerfester SiC-Erzeugnisse.- 7.2.1. Müllverbrennung.- 7.2.2. Schmelzkammerkessel.- 7.2.3. Hochofen.- 7.2.4. Kohlevergasung.- 7.2.5. Zementofen.- 7.2.6. Zinkofen.- 7.2.7. Verkokungsöfen.- 7.2.8. Keramiköfen, indirekt beheizt.- 7.2.9. Direktreduktion von Eisenerzen.- 7.2.10. Porzellan- und Sanitärindustrie.- 7.2.11. Ferritherstellung.- 7.2.12. Glasherstellung.- 7.2.13. Rekuperator.- 7.2.14. Eisenmetallurgie.- 7.2.15. Aluminiumherstellung.- 7.2.16. Bleiöfen.- 7.2.17. Rollenherdöfen.- 7.2.18. Verwendung feinkeramischer SiC-Erzeugnisse.- 7.2.19. Meß- und Regeltechnik.- 8. Zersetzung von Siliciumcarbid.- 8.1. Allgemeines zur Zersetzung von Siliciumcarbid.- 8.2. Untersuchungen an SiC-Körnern.- 8.2.1. Zusammenhang zwischen Zersetzung und Korngröße.- 8.2.2. Zusammenhang zwischen Zersetzung und Temperatur.- 8.2.3. Zusammenhang zwischen Zersetzung und Zeit.- 8.2.4. Zusammenhang zwischen Zersetzung und SiC-Sorten.- 8.2.5. Zusammenhang zwischen Zersetzung und Ofenatmosphäre.- 8.2.6. Zusammenhang zwischen Zersetzung und SiC-Modifikationen.- 8.2.7. Zusammenhang zwischen Zersetzung und Zusätzen.- 8.3. Zerstörung feuerfester Erzeugnisse durch SiC-Zersetzung.- 8.3.1. Erscheinungen an feuerfesten Erzeugnissen, die durch SiC-Zersetzung zerstört wurden.- 8.3.2. Beispiele über die Menge zersetzten Siliciumcarbids in feuerfesten Erzeugnissen.- 8.3.3. Volumenzunahme durch Cristobalitbildung bei der SiC- Zersetzung.- 8.3.4. Beobachtungen über die SiC-Zersetzung.- 8.3.4.1. Im Auflichtmikroskop.- 8.3.4.2. Im Raster-Elektronenmikroskop.- 8.3.5. Röntgenfeinstruktur-Untersuchungen an zersetzten SiC- Produkten.- 8.3.6. Einige Zusammenhänge zwischen Verdampfungsneigung einzelner Substanzen und SiC-Zersetzung.- 8.3.7. Einwirkungen von Luft-Wasserdampfgemisch auf Siliciumcarbid.- 8.3.8. Der „kritische Temperaturbereich“.- 8.3.9. Allgemeine Bemerkungen zur SiC-Zersetzung in feuerfesten Steinen.- 8.3.9.1. Vorgänge bei der SiC-Zersetzung, Versuch einer Erklärung.- 9. SiC-Sonderwerkstoffe.- 9.1. Nichtsilikatisch/nichtoxidisch gebundene SiC-Erzeugnisse.- 9.1.1. Reaktionsgebundenes Siliciumcarbid.- 9.1.2. Heißgepreßtes Siliciumcarbid.- 9.1.3. Pyrolytisches Siliciumcarbid.- 9.2. Siliciumnitrid- und Siliciumoxinitridbindung.- 10. Nicht feuerfeste Siliciumcarbid-Produkte.- 10.1. Schleifmittelindustrie.- 10.2. Elektrotechnik.- 10.3. Bauindustrie.- 10.4. Weitere Verwendungen von Siliciumcarbid.- 10.4.1. Raketenwerkstoff.- 10.4.2. Nuclear-Reaktor-Bereich.- 10.4.3. Gasturbine.- 10.4.4. Einlagerungshärtung.- 10.4.5. Farben- und Lackindustrie.- 10.4.6. Chemische Industrie.- 10.5. SiC-Whisker.- 11. Allgemeine Tabellen.- 11.1. Formeln, Atom- bzw. Molekulargewichte sowie Schmelz-, Zer- setzungs- bzw. Umwandlungspunkte einiger wichtiger Stoffe.- 11.2.1. Natürliche und synthetische, für SiC-Feuerfest-Erzeugnisse wichtige Rohstoffe.- 11.2.2. Vergleichbare Kornrohdichten, gewonnen an handelsüblichen Körnungen 3 bis 5 mm.- 11.3. Rohdichte feuerfester Baustoffe.- 11.4. Kaltdruckfestigkeit einiger feuerfester Materialien, Richtwerte.- 11.5. Spannungs-Verformungsdiagramm einiger feuerfester Baustoffe.- 11.6. Lineare Wärmedehnung einiger feuerfester Baustoffe.- 11.7. Temperaturwechselbeständigkeit einiger feuerfester Baustoffe.- 11.8. Wärmeleitfähigkeit einiger feuerfester Baustoffe.- 11.9. Mittlere spezifische Wärme einiger feuerfester Baustoffe.- 11.10. Kalt- und Heißbiegefestigkeit einiger feuerfester Baustoffe.- 11.11. Spezifischer elektrischer Widerstand einiger feuerfester Baustoffe.- 11.12. Eigenschaften einiger nichtoxidischer Substanzen.- 11.13. Bei Umrechnungen verwendete Faktoren.- Namenverzeichnis.